TW201609578A - 刻劃裝置、刻劃方法、保持具單元及保持具 - Google Patents

Abstract

提供能增長能使用之壽命且同時以藉刻劃點形成之刻劃線之方式形成高精度之刻劃線之刻劃裝置、刻劃方法、保持具單元及保持具。 一種刻劃裝置，具備：刻劃輪31；保持具單元30，具有將刻劃輪旋轉自如地軸支之銷32與保持銷之保持具40；刻劃頭，具有安裝保持具單元之保持具接頭部與使保持具單元昇降之昇降部；以及載台，載置脆性材料基板，其特徵在於，保持具之插入孔43a、43b係於上下方向形成為較長，藉由保持具單元之昇降使刻劃輪接觸基板後，刻劃輪係往上方移動，而與形成於保持具之旋轉抑制部60抵接，以抑制刻劃輪之旋轉。

Description

刻劃裝置、刻劃方法、保持具單元及保持具

本發明係關於在玻璃基板等脆性材料基板之分斷中用以於脆性材料基板表面形成刻劃線之刻劃裝置、刻劃方法、保持具單元及保持具。

玻璃基板之分斷通常係藉由使用刻劃工具於玻璃基板表面形成刻劃線來進行。作為此刻劃工具廣為人知的有刻劃輪。作為此刻劃輪例如有專利文獻1所記載之輪狀切刀。

專利文獻1所記載之輪狀切刀保持於切刀保持具，且以插入有切刀銷之旋轉軸作為中心在脆性材料基板上旋轉，藉此於脆性材料基板表面陸續形成刻劃線。

作為刻劃輪以外之刻劃工具，已知有例如專利文獻2或專利文獻3所記載之在由圓柱狀或角柱狀構成之支撐部前端安裝鑽石刀片等，研磨刀片表面而形成有刻劃點者。

專利文獻2或專利文獻3所記載之刻劃工具，係對脆性材料基板壓接刻劃點，以在此狀態下刻劃之方式滑動。是以，在基板上刻劃點被拉引滑動，此時於脆性材料基板表面陸續形成形成刻劃線。此時，由於 與如專利文獻1之刻劃輪相較不會產生往左右之振動，因此此刻劃工具具有能形成高精度之刻劃線之優點。

[先行技術文獻]

[專利文獻1]日本特開2013-245135號公報

[專利文獻2]日本特開2003-183040號公報

[專利文獻3]日本特開2005-079526號公報

然而，刻劃工具由於若刻劃點磨耗則該刻劃點無法使用，因此有能使用之壽命短之問題。

為了解決壽命短之問題，亦有如專利文獻2、專利文獻3所示般，在刻劃點磨耗後，以支撐部之中心軸作為中心旋轉(在與脆性材料基板表面平行之方向旋轉)，以取代成其他刻劃點來使用的方法，但使刻劃點往適切之方向固定一事係困難，且刻劃點之加工亦困難。

本發明之目的在於，提供能增長能使用之壽命且同時以藉刻劃點形成之刻劃線之方式形成高精度之刻劃線之刻劃裝置、刻劃方法、保持具單元及保持具。

為達成上述目的，本發明之刻劃裝置，其具備：保持具單元，具有刻劃輪、將前述刻劃輪旋轉自如地軸支之銷、藉由將前述銷往插入孔插入以 保持前述銷之保持具；刻劃頭，具有安裝前述保持具單元之保持具接頭部與使前述保持具單元昇降之昇降部；以及載台，係載置脆性材料基板；藉由對前述刻劃輪施加載重以於載置於前述載台上之脆性材料基板之表面形成刻劃線，其特徵在於：前述保持具之插入孔係於上下方向形成為較長；藉由前述保持具單元之昇降使前述刻劃輪接觸前述脆性材料基板後，前述刻劃輪係與前述銷一起往上方移動，而與形成於前述保持具之旋轉抑制部抵接，藉此抑制前述刻劃輪之旋轉。

根據本發明之刻劃裝置，由於構成為在旋轉自如地保持之刻劃輪接觸脆性材料基板後，藉由旋轉抑制部使刻劃輪之旋轉停止，因此停止刻劃輪之旋轉以形成刻劃線，藉此能使用刻劃輪以藉刻劃點形成之刻劃線之方式形成精度高之刻劃線。又，由於在未對刻劃輪施加載重時，刻劃輪成為旋轉自如之狀態，因此例如能利用脆性材料基板之推頂使刻劃輪之刀前緣簡單地旋轉，而能防止隨時在相同之刀前緣位置形成刻劃線，能增長能使用刻劃輪之壽命。

又，本發明之刻劃裝置中，前述旋轉抑制部係由前述刻劃輪之刀前緣所嵌入之槽構成。

根據本發明之刻劃裝置，不僅抑制刻劃輪相對旋轉之方向旋轉，亦強力地限制相對銷之方向之刻劃輪之移動。

又，本發明之刻劃裝置中，前述保持具之插入孔係菱形形狀。

根據本發明之刻劃裝置，藉由將插入孔作成菱形形狀而能簡單地製得於上下方向較長之插入孔，且能使銷不僅往上下方向亦能往前後方向移動。

又，本發明之刻劃方法，係使用上述之刻劃裝置，使前述刻劃輪從載置於前述載台上之脆性材料基板之端部外側接觸。

根據本發明之刻劃方法，能利用脆性材料基板之推頂使刻劃輪之刀前緣簡單地旋轉，而能防止隨時在相同之刀前緣位置形成刻劃線，能增長能使用刻劃輪之壽命。

又，本發明之保持具單元，安裝於刻劃裝置，用於在脆性材料基板之表面形成刻劃線，其特徵在於：前述保持具單元，具有：刻劃輪；將前述刻劃輪旋轉自如地軸支之銷；保持具，藉由將前述銷對在上下方向較長之插入孔插入以保持前述銷；藉由前述刻劃輪往上方移動而與前述保持具所具備之旋轉抑制部抵接來抑制前述刻劃輪之旋轉。

根據本發明之保持具單元，能藉由更換保持具單元，來使用既有之刻劃裝置取得上述効果。

又，本發明之保持具，安裝於刻劃裝置，用於保持在脆性材料基板表面形成刻劃線之刻劃輪，其特徵在於：前述保持具具有：在上下方向較長之插入孔，供將刻劃輪旋轉自如地軸支之銷插入；以及旋轉抑制部，抑制刻劃輪之旋轉。

根據本發明之保持具，能藉由安裝適於切斷對象之脆性材料基板之刻劃輪，來使用既有之刻劃裝置取得上述効果。

1‧‧‧刻劃裝置

10‧‧‧移動台

11‧‧‧滾珠螺桿

2‧‧‧導軌

13‧‧‧馬達

14‧‧‧載台

15‧‧‧脆性材料基板

16‧‧‧CCD攝影機

17‧‧‧橋構件

18a、18b‧‧‧支柱

19‧‧‧導件

20‧‧‧刻劃頭

21‧‧‧保持具接頭部

30‧‧‧保持具單元

31‧‧‧刻劃輪

32‧‧‧銷

40‧‧‧保持具

41a、41b‧‧‧保持部

42‧‧‧保持槽

43a、43b‧‧‧插入孔

46a、46b‧‧‧圓柱體

47a、47b‧‧‧保持壁

54‧‧‧接頭安裝孔

56‧‧‧卡環安裝孔

57a、57b‧‧‧螺絲

58‧‧‧卡環

60‧‧‧旋轉抑制部

61a、61b‧‧‧凸部

圖1係本實施形態之刻劃裝置之概略圖。

圖2(A)係構成本實施形態之保持具單元之保持具之側視圖，圖2(B) 係保持具之前視圖，圖2(C)係保持具之仰視圖，圖2(D)係保持具之正面剖面圖。

圖3(A)係未對刻劃輪施加載重時之保持具單元之主要部位放大圖，圖3(B)係已對刻劃輪施加載重施加時之保持具單元之主要部位放大圖。

圖4係顯示使用了本實施形態之刻劃裝置之刻劃方法之概念步驟圖。

以下，使用圖式說明本發明之實施形態。不過，以下所示之實施形態係用以將本發明之技術思想具體化之一例，並非意圖將本發明限定於此實施形態。本發明亦能適用於申請專利範圍所含之其他實施形態。

圖1係本發明之實施形態之刻劃裝置1之概略圖。刻劃裝置1具備移動台10。移動台10係與滾珠螺桿11螺合，藉由馬達之驅動使此滾珠螺桿11旋轉，而能沿著一對導軌12移動於y軸方向。

於移動台10之上面設置有馬達13。馬達13使位於上部之載台14在x y平面旋轉以定位成既定角度。能藉由馬達13水平旋轉之載台14，具備未圖示之真空吸附手段，藉由此真空吸附手段保持載置於載台14上之脆性材料基板15。

此脆性材料基板15，係玻璃基板、由低温燒成陶瓷或高温燒成陶瓷構成之陶瓷基板、矽基板、化合物半導體基板、藍寶石基板、石英基板等。又，脆性材料基板15亦可係使薄膜或半導體材料附著或含入於基板表面或內部而成者。又，脆性材料基板15亦可於其表面附著有不相當於脆性材料之薄膜等。

刻劃裝置1，於載置於載台14之脆性材料基板15之上方具備拍攝形成於此脆性材料基板15表面之對準標記之二台CCD攝影機16。橋構件17以跨移動台10與其上部之載台14之方式架設於支柱18a、18b。

於橋構件17安裝有導件19，刻劃頭20設置成被此導件19導引而移動於x軸方向。於刻劃頭20，透過保持具接頭部21安裝有後述之保持具單元30。

刻劃頭20於下端具有保持具接頭部21。保持具接頭部21在刻劃頭20被支撐成能旋轉。又，刻劃頭20具備未圖示之昇降部，藉由此昇降部使保持具單元30升降。又，藉由保持具單元30之昇降使後述之刻劃輪31抵接於基板，以施加載重，刻劃輪31係對載置於載台14之脆性材料基板15表面進行壓接而形成刻劃線。

其次說明保持具單元30之詳細。圖2(A)係構成保持具單元30之保持具40之側視圖，圖2(B)係保持具40之前視圖，圖2(C)係保持具40之仰視圖，圖2(D)係保持具40之正面剖面圖。保持具單元30具備刻劃輪31、銷32、保持具40。

刻劃輪31雖能使用專利文獻1所記載之輪狀切刀，但更具體而言，較佳為如日本特開2013-14129號公報所記載之在圓板狀刻劃輪基材之圓周部所設之傾斜面及稜線表面形成有鑽石膜者。藉由在表面形成鑽石膜，來抑制刻劃輪31之表面之粗度，在藉由後述刻劃方法形成刻劃線時，刻劃輪31易在脆性材料基板15上滑動。是以，能抑制在脆性材料基板15上之刻劃輪31之旋轉，亦可抑制非預期之旋轉所導致之碎片之產生，在將脆性材料基板15分斷時之端面強度亦變強。又，於刻劃輪31，供銷32貫 通之貫通孔形成於圓板側面之中心。本實施形態之刻劃輪31厚度為約0．65mm，外徑為約2．0mm，貫通孔41之徑為約0．8mm，刃43之刀前緣角為約120°。此外，刻劃輪31，除了以燒結鑽石或超硬合金形成者以外，亦可係由單結晶鑽石或多結晶鑽石構成者。

銷32係以例如燒結鑽石或超硬合金等形成之圓柱狀構件，一端為尖頭形狀之尖頭部。藉由將銷32插入刻劃輪31之貫通孔，刻劃輪31即被旋轉自如地軸支。

保持具40由金屬製構件構成。保持具40如圖2(A)所示上部側為矩形，下部側為隨著往下方而寬度逐漸變狹窄之梯形。保持具40中，下部側之梯形部分之一部分被切削，而形成有一對保持部41a、41b與位於保持部41a、41b之間之保持槽42。

於保持部41a、41b，藉由硬焊而分別在同軸位置固定有由燒結鑽石或超硬合金構成之圓柱體46a、46b。又，刻劃輪31之圓板側面，由保持部41a側之圓柱體46a構成之保持壁47a與由保持部41b側之圓柱體46b構成之保持壁47b係對向。此外，圖2(A)、(B)、(C)中，圓柱體46a、46b係以斜線顯示。

又，於圓柱體46a、46b，在同軸位置分別形成有供銷32插通之插入孔43a、43b。此插入孔43a、43b為充分較銷32之直徑大之於上下方向較長之孔，以使被插通之銷32能往上下方向及前後方向移動。更具體而言，如圖2(A)所示，插入孔43a、43b為菱形形狀。

又，於保持槽42中之圓柱體46a、46b上部分別形成有凸部61a、61b。此凸部61a、61b，係為了使伴隨銷32往上方向之移動而往上方 向移動之刻劃輪31抵接而形成。接著，藉由被銷32旋轉自如地保持之刻劃輪31抵接於凸部61a、61b，而抑制旋轉自如之刻劃輪31之旋轉。是以，凸部61a、61b構成抑制刻劃輪31之旋轉之旋轉抑制部60，保持具40具備旋轉抑制部60。

此處，說明圓柱體46a、46b與插入孔43a、43b之製造方法。首先，藉由硬焊對用以安裝圓柱體46a、46b之安裝孔與形成有保持槽42之保持具40之基材固定圓柱狀構件。其次，將保持具40之基材下方切斷成如圖2(A)之梯形，此時形成狹縫S，插入孔43a、43b亦同時切斷形成。其次，將圓柱狀構件之中間位置配合刻劃輪31之刀前緣寬度以鑽石切刀等加以切除，形成寬度狹窄之間隙。接著，對形成有寬度狹窄間隙之圓柱狀構件，配合刻劃輪31之寬度藉由鑽石切刀或放電加工等加以切除，形成寬度寬廣之間隙，而形成保持壁47a、47b與凸部61a、61b。此外，關於圓柱體46a、46b與插入孔43a、43b之製造方法，更具體而言能採用日本特開2011-240541號公報所記載之步驟。

又，於保持具40形成有用以對保持具接頭部21鎖固之接頭安裝孔54。接著，保持具40係透過接頭安裝孔54與對保持具接頭部21形成之螺紋孔，藉由未圖示之螺絲而被安裝於保持具接頭部21。又，於保持具40形成有卡環安裝孔56。接著，透過螺絲57a、57b將卡環58a、58b固定於卡環安裝孔56。此卡環58a、58b係用以閉塞插入孔43a、43b者。

接著，保持具單元30，藉由將刻劃輪31配置於保持具40之保持槽42，並使銷32通過刻劃輪31之貫通孔及插入孔43a、43b，而將銷32旋轉自如地保持且將刻劃輪31保持在保持壁47a、47b之間。又，保 持具單元30，由於將保持具40之插入孔43a、43b形成為縱長之菱形形狀，因此能保持成刻劃輪31能與銷32一起往上下方向及前後方向自由移動。

使用圖式說明如上之保持具單元30中之刻劃輪31之動作。圖3(A)係未對刻劃輪31施加載重時之保持具單元30之主要部位放大圖，圖3(B)係已對刻劃輪31施加載重時之保持具單元30之主要部位放大圖。

具備將刻劃輪31旋轉自如地軸支之銷32在於上下方向形成為較長之插入孔43a、43b加以保持之保持具40的保持具單元30，通常如圖3(A)所示，銷32位於插入孔43a、43b之下方。因此，刻劃輪31與旋轉抑制部60不抵接，保持具單元30將刻劃輪31旋轉自如地保持。

另一方面，在如刻劃輪31位於脆性材料基板15之表面上時，若藉由刻劃頭20之昇降部使保持具單元30下降則會對刻劃輪31施加載重，藉由以能往上下方向及前後方向移動之方式保持之銷32往上方之動作，刻劃輪31即往上方移動。因此，由凸部61a、61b構成之旋轉抑制部60與刻劃輪31抵接，刻劃輪31之旋轉被抑制。接著，若對刻劃輪31施加之載重變大，則保持具單元30會將刻劃輪31從旋轉自如之狀態轉成以固定狀態保持。

亦即，保持具單元30，構成為在對旋轉自如地保持之刻劃輪31施加載重後，藉由旋轉抑制部60阻止刻劃輪31之旋轉。

使用圖式說明使用此種構成之保持具單元30及具備保持具單元30之刻劃裝置1於脆性材料基板15形成刻劃線所產生之効果。圖4係顯示使用了刻劃裝置1之刻劃方法之概念步驟圖。此外，在圖4中為了容易理解，係僅圖示構成刻劃裝置1之保持具單元30之一部與脆性材料基 板15。又，為了容易理解刻劃輪31之狀態，係將保持具單元30以剖面圖顯示。

此處，本實施形態中之對脆性材料基板15之刻劃線之形成，係以所謂外切之刻劃方法進行。所謂外切係從脆性材料基板15之外側刻劃至外側之刻劃方法，在較脆性材料基板15之端部些許外側之點，使刻劃輪31之最下端下降至較脆性材料基板15之上面些微下方處。接著在對刻劃輪31施加既定載重之狀態下於行進方向使之水平移動，藉此從脆性材料基板15之緣部開始刻劃，並刻劃至脆性材料基板15之另一緣部為止。

首先，刻劃裝置1，先在較脆性材料基板15端部外側之點，使刻劃輪31之最下端下降至較脆性材料基板15之上面些微下方的位置(步驟1)。此時，刻劃輪31，由於未與旋轉抑制部60抵接，因此成旋轉自如之狀態。

其次，刻劃裝置1，藉由使刻劃頭20移動而使保持具單元30往行進方向D水平移動。此時，刻劃輪31由於成旋轉自如之狀態，因此雖與脆性材料基板15之外緣接觸而形成裂痕且被基板表面推頂，但在此瞬間往箭頭R之方向旋轉少許(步驟2)。且在此時，被保持成能移動於上下方向及前後方向之銷32，係藉由被脆性材料基板15之基板表面推頂而往上方移動。

接著，刻劃裝置1，在刻劃輪31之刀前緣咬入脆性材料基板15之表面之狀態下，使保持具單元30往行進方向D水平移動而進行刻劃(步驟3)。此時，由於對刻劃輪31施加有既定載重，因此藉由銷32往上方之動作，刻劃輪31係與旋轉抑制部60強力抵接，而從步驟1之旋轉自 如之狀態成為固定狀態。

又，刻劃裝置1係以成為可供刻劃輪31之刀前緣嵌入之槽形狀之方式將旋轉抑制部60以凸部61a、61b構成。因此，如圖3(B)所示，刻劃輪31之刀前緣會進入凸部61a與凸部61b之間之槽。是以，刻劃輪31，不僅相對箭頭R之方向之旋轉，相對銷32之方向之移動亦會被強力地限制。又，以在刻劃時接觸於基板之刻劃輪31之稜線周邊不與凸部61a、61b接觸、在刻劃時不接觸於基板之傾斜面則與凸部61a、61b接觸之方式形成有凸部61a與凸部61b之間之槽。因此，刀前緣部分不會抵接於旋轉抑制部60而承受載重，能使刀前緣之壽命更加增長。槽寬度例如設為0．2mm。

又，本實施形態中，以凸部61a、凸部61b之下端與刻劃輪31分別點接觸之方式形成凸部61a與凸部61b。在刻劃輪之刀前緣角度較凸部61a之下端與凸部61b之下端所構成之角度小之情形，旋轉抑制部與刻劃輪則會點接觸。藉此，即使係安裝有刀前緣角度相異之刻劃輪31之情形，由於能藉由銷32往上方移動而同様地使旋轉抑制部與刻劃輪31點接觸，因此能對各種刀前緣角度之刻劃輪使用相同保持具。

是以，在步驟3中之刻劃時，刻劃裝置1，係使用刻劃輪31隨時在相同之刀前緣位置進行脆性材料基板15之刻劃。亦即，刻劃裝置1，係如專利文獻2或專利文獻3所記載之刻劃工具般，以固定狀態之刻劃輪31之刀前緣作為刻劃點壓接於脆性材料基板15，以在此狀態下刻劃之方式滑動而形成刻劃線。

又，由於刻劃裝置1在刻劃至脆性材料基板15之另一緣部後，還以外切形成刻劃線，因此在步驟2時能使刻劃輪31旋轉少許，改變 其次形成刻劃線之刀前緣位置。

如上述，本實施形態之刻劃裝置1，在以外切形成刻劃線後，能如專利文獻2或專利文獻3之以刻劃點形成之刻劃線般形成精度高之刻劃線。又，刻劃輪31本身由於係如專利文獻1之輪狀切刀般在以往形成刻劃線時即被廣泛使用，因此製造等係容易。

又，刻劃裝置1，由於能在被脆性材料基板15表面推頂時使刻劃輪31之刀前緣旋轉，因此能防止隨時在相同之刀前緣位置形成刻劃線，能增長能使用刻劃輪31之壽命。又，此時之刻劃輪31之旋轉量亦可較簡單地控制，因此刻劃輪31中之刻劃點之位置管理亦可容易地進行。

又，刻劃裝置1，能以刻劃輪31、銷32、保持具40之較少零件件數構成保持具單元30。

此外，本實施形態中，雖係就較容易製作之觀點而將於上下方向形成為較長之插入孔43a、43b作成菱形形狀，但插入孔43a、43b亦可為楕圓形狀等其他形狀。又，雖形成有硬焊於保持具40之圓柱體46a、46b，但保持具單元30亦可係不於保持具40形成圓柱體46a、46b的構成。此情形下，能藉由例如保持槽42之頂部實現旋轉抑制部60。

又，本實施形態中，刻劃裝置1雖係藉由外切來進行刻劃輪31之旋轉，但亦可藉由手動等其他方法來使之旋轉。

15‧‧‧脆性材料基板

30‧‧‧保持具單元

31‧‧‧刻劃輪

32‧‧‧銷

40‧‧‧保持具

42‧‧‧保持槽

43a‧‧‧插入孔

46a‧‧‧圓柱體

47a‧‧‧保持壁

60‧‧‧旋轉抑制部

61a‧‧‧凸部

Claims (6)

1. 一種刻劃裝置，其具備：保持具單元，具有刻劃輪、將前述刻劃輪旋轉自如地軸支之銷、藉由將前述銷往插入孔插入以保持前述銷之保持具；刻劃頭，具有安裝前述保持具單元之保持具接頭部與使前述保持具單元昇降之昇降部；以及載台，係載置脆性材料基板；藉由對前述刻劃輪施加載重以於載置於前述載台上之脆性材料基板之表面形成刻劃線，其特徵在於：前述保持具之插入孔係於上下方向形成為較長；藉由前述保持具單元之昇降使前述刻劃輪接觸前述脆性材料基板後，前述刻劃輪係與前述銷一起往上方移動，而與形成於前述保持具之旋轉抑制部抵接，藉此抑制前述刻劃輪之旋轉。
2. 如申請專利範圍第2項之刻劃裝置，其中，前述旋轉抑制部係由前述刻劃輪之刀前緣所嵌入之槽構成。
3. 如申請專利範圍第1或2項之刻劃裝置，其中，前述保持具之插入孔係菱形形狀。
4. 一種刻劃方法，係使用申請專利範圍第1至3項中任一項之刻劃裝置，使前述刻劃輪從載置於前述載台上之脆性材料基板之端部外側接觸。
5. 一種保持具單元，安裝於刻劃裝置，用於在脆性材料基板之表面形成刻劃線，其特徵在於：前述保持具單元，具有：刻劃輪； 將前述刻劃輪旋轉自如地軸支之銷；保持具，藉由將前述銷對在上下方向較長之插入孔插入以保持前述銷；藉由前述刻劃輪往上方移動而與前述保持具所具備之旋轉抑制部抵接來抑制前述刻劃輪之旋轉。
6. 一種保持具，安裝於刻劃裝置，用於保持在脆性材料基板表面形成刻劃線之刻劃輪，其特徵在於：前述保持具具有：在上下方向較長之插入孔，供將刻劃輪旋轉自如地軸支之銷插入；以及旋轉抑制部，抑制刻劃輪之旋轉。